etape amplificator cu tranzistori - lucrări de laborator, pagina 1

etape de amplificare cu tranzistoare

Scop - Studiul cascadelor singur amplificator de tip RC bipolare și cu efect de câmp tranzistori; studiul caracteristicilor și parametrilor de definire a studiat amplificatoare.

5.1 Dispoziții de bază

Amplificator de joasă frecvență (ULF) sunt proiectate pentru amplificarea semnalului continuu, periodic, spectrul de frecvență care se situează în intervalul de la zeci de Hz până la zeci de KHz. Pentru a spori nivelul de semnal slab utilizate amplificatoare mai multe trepte cu cuplaj capacitiv între etape.

5.1.1 Parametrii cheie și caracteristici ale amplificatoarelor

Principalii parametri care determină parametrii cantitativi ai amplificatoarelor sunt după cum urmează:

câștig - raportul dintre parametrul de ieșire la intrare: - un câștig de tensiune; - câștig curent; - câștig de putere. Pentru mai multe etape amplificator câștigul global este produsul etapele sale câștig constitutive;

rezistență de intrare - o rezistență între bornele de intrare ale amplificatorului de curent alternativ;

impedanță de ieșire - această rezistență între bornele de ieșire ale amplificatorului de curent alternativ;

eficiență - raportul dintre capelinului puterii. furnizate la sarcina la P0 de putere. consumate de la sursa de alimentare :.

Principalele caracteristici ale amplificatorului, determinarea indicatorilor de calitate asociate neliniare și liniare (frecvență) distorsiuni ale semnalului amplificat

distorsiune Nonlinear constau în faptul că forma de undă la ieșirea amplificatorului este distorsionat datorită neliniarității caracteristicilor de tranzistori. Astfel de distorsiuni depind de amplitudinea semnalului de intrare și nu sunt legate de frecvența sa.

caracteristic Amplitude - dependența semnalului de ieșire este amplitudinea amplitudinii semnalului de intrare (fig.5.1). Secțiunea „ab“ este liniară și cu acuratețe reproduce ieșire amplificat. Panta acestei porțiuni determină câștigul amplificatorului.

Pentru semnalele de intrare mari, tensiunea de ieșire a amplificatorului încetează să crească. Acest lucru se datorează faptului că, în mare modul de semnale de intrare, punctul de funcționare al tranzistorului merge în saturație și cutoff, care manifestă proprietățile neliniare ale tranzistorului. Nivelul nivelului semnalului slab limitat de interferență. Valoarea caracterizează intervalul dinamic al amplificatorului.

Figura 5.1 - Amplitudine
amp caracteristică

Figura 5.2 - amplitudine
răspunsul în frecvență al amplificatorului

Caracteristica amplitudine-frecvență (AFC) - este dependența de câștig de intrare amplificator de coeficientul de frecvență a semnalului (figura 5.2). Datorită prezenței în circuitul amplificator al elementelor reactive, precum și din cauza caracteristicilor de frecvență ale câștigului amplificatorului tranzistor are valori diferite, la frecvențe diferite. Acest fenomen se numește distorsiune de frecvență, care este evaluată de răspuns în frecvență a amplificatorului, de rupere-l pe domeniul frecvențelor joase, medii și înalte. Gradul de distorsiune în anumite zone determinate coeficientul de distorsiune de frecvență M egal cu raportul dintre câștigul în frecvență medie Kuo pentru a obține la o frecvență predeterminată Ku:

Frecvențele la care factorul de distorsiune M atinge limita, numite frecvențe FB superioare și inferioare de limitare fn. Diferența se numește amplificator de lățime de bandă.

5.1.2 amplificator tranzistor bipolar etapă

Tipic armare emițător comune (MA), cu modul de stabilizare este prezentată în figura 5.3. Acest sistem face parte din etapele de pre-amplificare clasa în mai multe trepte amplificatoare.

Figura 5.3 - Schema etapei amplificator

emitor comun

Figura 5.4 - Caracteristicile de ieșire ale tranzistorului și linia de încărcare

Etapa de amplificator cuprinde un tranzistor ca element activ n-p-n-type. Divizorul de rezistențe R1, R2 furnizează un mod de circuit de bază la curent constant. Rezistența Rk este colectorul de sarcină tranzistor. Prin utilizarea acestui rezistor este dată de funcționare a circuitului colector DC tranzistorului. R rezistor oferă feedback negativ DC. SE condensator șunt RS rezistor și elimină feedback-ul negativ AC. Tensiunea de intrare Uin. semnal sursă Er definit rezistența internă Rg. este de intrare la amplificator printr-un condensator C1 de cuplare. Acest condensator nu transmite componenta constanta a semnalului de intrare, ceea ce poate provoca un amplificator anomalie. Blocarea condensator C2 este utilizat pentru transmisia în sarcina RL doar componenta variabilă a semnalului amplificat. În cele mai multe cazuri, sarcina este impedanța de intrare a etapei de amplificare ulterioare.

Modul în cascadă liniștită, cu OE. In absenta de intrare AC curent constant Ik curge în circuitul colector. valoarea care depinde de tensiunea de alimentare Ek. rezistență rezistențe Rk și RS și permanent curent de bază Ib. echilibrul de stres în acest circuit determină cascada modul silențios:

Ecuația (5.1) reprezintă o ecuație linie dreaptă, care se bazează pe o familie de caracteristici de ieșire ale tranzistorului prin două puncte cu coeficienți Ik = 0, Ek = Uke și Uke = 0 (Figura 5.4). Această linie se numește linia caracteristică dinamică sau sarcina de curent continuu. Pentru valoarea de bază Ib și Ik predeterminate punct Uke curent definit la intersecția sarcinii colectorului liniei caracteristice respective.

În timpul funcționării amplificatorului în clasa A selectat R. punct de lucru care trebuie să fie aproximativ în mijlocul segmentului AB al liniei de încărcare. Acest punct corespunde bazei Ibr curente. care este stabilită de divizor R1, R2 determină colectorul de curent Ic și tensiunea UCR în modul inactiv.

Se încălzește setarea modului de funcționare al cascadei cu AM. Caracteristicile tranzistor și parametri afectează setările amplificatorului în ansamblu. Un motiv important este să se schimbe sub influența schimbărilor din mediul ambiant modul de repaus etapă de temperatură. De exemplu, la temperaturi mai mari crește joncțiunea inversă curent de colector Iko și curentul de baza câștig β. Acest lucru crește curentul de colector și punctul de repaus P se mișcă în sus linia de încărcare. Rezultatul este o denaturare a tensiunii de ieșire este deja la intrare mai mică decât la punctul de repaus poziție de repaus.

Pentru a asigura independența parametrilor amplificatorului de temperatură, adică, asigura stabilizarea termică a modurilor sale, este posibil prin intermediul feedback negativ (tensiune sau curent). Figura 5.3 Schema este utilizată pentru a termofixare lanț RECE. furnizarea de feedback negativ colector de curent. Pentru acest sistem, în funcție de tensiunea de offset este dată de:

în care tensiunea de UR2- pe rezistența R2;

Principiul modului cascadă de stabilizare este după cum urmează. Ik colector crește curent cu creșterea temperaturii. care crește URE tensiune. Din (5.2) rezultă că tensiunea Ube. și, prin urmare, baza de curent Ib scade. Acest lucru reduce curentul de colector Ik în mod substanțial la valoarea sa inițială.

Pentru a elimina negativ rs feedback-ul AC de la semnalul de intrare shunt rezistor condensator Ce. rezistența care ar trebui să fie mai mică decât RS. În absența unui condensator rs Ce rezistor pentru a produce tensiune ure componentă variabilă care este direcționată către oppositely Uin tensiunea de intrare. și anume tranzistor de tensiune de intrare este redusă. Etapa de câștig va fi apoi redus.

Etapa de lucru cu MA în prezența semnalului de intrare. Atunci când un semnal de intrare sinusoidal Uin curentul de bază se va schimba, iar punctul P de lucru se va deplasa prin linia de încărcare, schimbarea curenților și tensiunilor în cascadă. Dacă intrarea amplificatorului primește pozitiv semiundă tensiunii de intrare, joncțiunea emitor este în continuare deblocat, și curentul de bază va crește. Acest lucru crește și un curent de colector care crește căderea de tensiune pe rezistor Rk și o scădere a tensiunii de Uke. Atunci când un negativ jumătate de undă tranzistor Uin, invers, va prizapiratsya și creșterea tensiunii Uke. Astfel, tensiunea pe scena de ieșire cu MA este în antifază cu semnalul de intrare.

Parametrii de circuit echivalenți și treaptă cu MA. Micul câștig de semnal de modul de tranzistor funcționează în caracteristicile liniare ale zonelor. În acest caz, calculul parametrilor dinamici de bază se realizează prin circuitul echivalent al AC etapă amplificator cuplat la gama medie. Când această capacitate de tranziții tranzistor sunt ignorate, iar condensatoarele C1, C2 și de Ce sunt selectate astfel încât rezistența lor gama medie este mică și poate fi neglijată.

Folosind circuitul echivalent în formă de T a unui tranzistor MA se obține circuitul echivalent al etapei de amplificare (figura 5.5).

Figura 5.5 - Schema circuitului echivalent al etapei amplificator cu MA

Un circuit de tranzistor echivalent este prezentat parametrii fizici: rb - Rezistivitatea de volum a bazei (sute de ohmi), rs - rezistență diferențială polarizată emitor (desyatki_Om), - rezistența diferențială este influențată invers joncțiunea colector (sute de ohmi), βIb - alternator reflectând dependența curentului de colector pe curent de bază.

sursa de alimentare de curent alternativ este rezistenta la zero (Ek - sursa de tensiune). Prin urmare, rezistențe R1 și Rk este conectat la comun autobuz. Astfel, în baza circuitului tranzistor include rezistoare legate în paralel, R1 și R2, cu condiția rezistor R = R1║R2, iar în circuitul colector include rezistențe de Rk și Rj.